Emissioni elettromagnetiche naturali in banda acustica come precursori di fenomeni sismici.

Abstract

Lo studio prende in esame principalmente una porzione continua di spettro EM che si estende da 20 Hz a 20 kHz attraversando le bande radio ELF e VLF. La scelta di questa banda ha consentito un’accurata discriminazione dei fenomeni attraverso l’analisi spettrale del segnale EM, resa possibile dall’adozione di tecnologie già disponibili nel campo dei segnali acustici. Il fenomeno di emissione EM associata alla sollecitazione meccanica della roccia si presenta sotto forma di segnali impulsivi. In laboratorio si sono potute distinguere due categorie di segnale impulsivo, ciascuna caratterizzata da un proprio stile riconoscibile nell’analisi comparata della distribuzione spettrale, degli eventi e delle intensità. La sorgente dell’emissione può essere attribuita alla microfratturazione attraverso il modello della frattura in un dielettrico. Il potenziale generato su ogni singola frattura sembra essere dell’ordine delle centinaia di Volt e potrebbe raggiungere il migliaio. Il primo tipo di emissione (SIO), ad alta frequenza, è associabile meccanicamente alla formazione dei crack e indipendentemente dalla scala si può suddividere in insiemi di unità: impulsi, treni di impulsi ed episodi di emissione dei treni. Il secondo e più intenso tipo di sequenza (SID) è invece a bassa frequenza e associabile all’apertura delle fratture. In questo caso nella distribuzione temporale degli eventi si possono riconoscere degli episodi legati alla rottura da una relazione di proporzionalità. La fenomenologia nel suo complesso è stata osservata in ogni tipo di litologia esaminata con differenze non dipendenti direttamente dalla mineralogia ma piuttosto riconducibili all’omogeneità strutturale e allo stile deformativo del materiale. Malgrado questa variabilità abbia influenzato anche l’intensità dell’emissione, la sequenza SID, almeno nella fase parossistica, è osservabile in ogni prova e quindi la sua occorrenza appare sistematica. Nell’ambiente naturale in tre occasioni è stato riconosciuto un segnale riconducibile alla SIO, in tutti i casi associabile ad un sisma di magnitudo ≥ 4.5 succeduto nell’arco di 3~4 giorni. Rispetto all’emissione osservata in laboratorio mostra la stessa distribuzione spettrale e una distribuzione temporale analoga su scala maggiore. L’eventuale presenza dell’emissione SID potrebbe non essere stata risolta dal dispositivo di rilevamento. In generale sono ipotizzabili l’esistenza di una soglia di magnitudo legata all’occorrenza del precursore EM e la sistematicità della successione di un sisma all’emissione EM. E’ ipotizzabile inoltre la presenza di elementi utili alla previsione temporale dell’evento catastrofico nella caratterizzazione della variabilità del fenomeno stesso e la possibilità di risalire alla posizione della sorgente del segnale indipendentemente dalla direttività del sensore. Sebbene si tratti solo di ipotesi, le caratteristiche di questo tipo di precursore sarebbero tali da giustificare l’avanzamento di nuovi studi per la loro verifica.